Ligações de hidrogênio na água sob análise UV-Vis-NIR

A água é um sistema molecular altamente dinâmico. Suas moléculas estão em constante associação e dissociação por meio de ligações de hidrogênio, interações responsáveis por propriedades fundamentais como solubilidade, estabilidade térmica e o comportamento de biomoléculas.

Essas ligações são sensíveis à temperatura. À medida que a água é aquecida, parte da rede intermolecular se rompe, modificando o ambiente vibracional das moléculas. Essas alterações estruturais podem ser monitoradas por técnicas espectroscópicas.

Tradicionalmente, esse tipo de estudo é realizado no infravermelho médio. No entanto, a água apresenta absorção muito intensa nessa região, o que exige células com caminho óptico extremamente curto e condições experimentais mais complexas. A espectroscopia UV-Vis-NIR surge como uma alternativa prática e eficiente, permitindo medições em transmissão com células convencionais e controle preciso de temperatura.

No estudo realizado com o espectrofotômetro UV-Vis-NIR da Jasco, modelo V-770, os espectros evidenciam claramente a variação das bandas de absorção da água conforme a temperatura aumenta, demonstrando a redução das ligações de hidrogênio e a reorganização da estrutura molecular.

Nos espectros obtidos entre aproximadamente 10 °C e 80 °C, observa-se a variação da absorção da água tanto no infravermelho próximo quanto na região do visível. Na faixa de 900 a 1300 nm, aparecem picos em torno de 970 nm e 1200 nm, originados de bandas de combinação das vibrações da molécula de água. Com o aumento da temperatura, a intensidade e a forma dessas bandas se alteram, refletindo mudanças no equilíbrio entre moléculas com zero, uma ou duas ligações de hidrogênio.

Já na região visível, entre 700 e 850 nm, surgem picos em aproximadamente 740, 790 e 840 nm, associados a diferentes estados de ligação de hidrogênio. Como muitos compostos orgânicos não absorvem nessa faixa, essa região permite monitorar a estrutura da água mesmo em soluções complexas, onde outros componentes poderiam interferir no sinal do NIR.

Em ambas as regiões espectrais, as variações de absorção apresentam relação linear com o inverso da temperatura, confirmando o equilíbrio previsível entre os diferentes estados de ligação de hidrogênio.

Precisão térmica e espectral com o V-770

Com cobertura espectral de 190 a 2700 nm, o V-770 combina detectores dedicados para as regiões UV-Vis e NIR, garantindo excelente relação sinal-ruído, alta linearidade e estabilidade em toda a faixa de medição. Seu design óptico de alto throughput assegura desempenho confiável mesmo em experimentos com baixa absorbância.

Para o controle térmico da amostra, o sistema foi equipado com o suporte de célula Peltier ETCS-761, que permite variações de temperatura com alta precisão. Um diferencial importante é o sensor interno na célula, responsável por medir a temperatura real da solução, aumentando a confiabilidade dos dados experimentais.

O experimento foi automatizado por software e realizado sob atmosfera de nitrogênio seco, evitando condensação durante as mudanças de temperatura.

Essa configuração demonstra a versatilidade e robustez do V-770, tornando-o ideal para estudos dependentes de temperatura, análise de água, materiais, alimentos, fármacos e aplicações avançadas em pesquisa e indústria.

Baixe a nota de aplicação completa e veja como o V-770 da Jasco revela, na prática, as mudanças nas ligações de hidrogênio da água com espectroscopia UV-Vis-NIR.